Elektrik Makinaları II

25.3.2015
ASENKRON MAKİNELER
3 FAZ
KONULAR
•
•
•
•
•
•
•
•
Yapı ve Konstrüksiyonu
Eşdeğer Devre Parametrelerinin Hesabına Yönelik Testler ve Deneyler
AsM Güç ve Moment Denklemleri
AsM Hız-Moment Karakteristikleri
AsM Tasarımı
Yol Verme Yöntem ve Biçimleri
Generatör Çalışma
Plaka Değerleri
1
25.3.2015
Endüstride kullanılan elektrik makinelerinden , en sağlam , en az arıza yapanı , en
ucuz olanı ve en çok kullanılanı asenkron makinelerdir.
Asenkron makinelerin , senkron makinelerden en büyük farkı dönme hızının sabit
olmayışıdır.
Asenkron motorun temel ilkelerini kapsayan ilk patent 1888 de Nikola Tesla
tarafından alınmıştır. 1888 ‘de ilk imal edilen 5 hp ‘lik motorun yaklaşık ağırlığı 456
kg. iken , bugün aynı güçteki motorun ağırlığı yaklaşık 40-50 kg. dır.
Asenkron makineler , bir fazlı , iki fazlı , üç fazlı ve çok fazlı olarak yapılırlar.
Günümüzde , fabrikalarda , evlerde , bürolarda bir ve çok fazlı asenkron motorlar
büyük ölçüde kullanılmaktadır.
2
25.3.2015
Yapı ve Konstrüksiyonu
Bilezikli (rotoru sargılı) asenkron motor kesiti
3
25.3.2015
Yapı ve Konstrüksiyonu
Sincap kafesli (kısa devre rotorlu) asenkron motor kesiti
4
25.3.2015
Asenkron motorlar stator yapısı itibariyle senkron motor ile aynı ancak rotor
yapısı farklıdır. Rotor yapısına göre iki tür asenkron motor bulunmaktadır.
1. Sincap kafesli asm : (kısa devre rotorlu, squirrel cage)
2. Bilezikli asm : (rotoru sargılı, wound rotor)
Kafesli bir asenkron motorun rotor yüzeyine oyulmuş oluklardaki seri bağlı
iletken çubuklar, büyük kısa devre halkalarıyla her iki uçtan kısa devre
edilmiştir. Bu tasarım, iletkenlerin oluşturduğu yapı içerisinde sincapların
kendi kendilerine koşturduğu çalışma tekerleğine benzediğinden dolayı
sincap kafesli olarak adlandırılmışlardır.
Bilezikli rotor, statordaki sargıların yansıması olan üç fazlı bir sargı grubuna
sahiptir.
Genelde, üç fazlı rotor sargıları YILDIZ bağlıdır ve rotor iletkenlerinin uçları
rotor mili üzerinde bileziklere bağlıdır.
5
25.3.2015
Kafesli motor resimleri
bileziklik rotor resimleri
Çeşitli fotoğraf ve resimler :
6
25.3.2015
7
25.3.2015
Kayma bilezikleri
8
25.3.2015
Kayma bilezikleri
9
25.3.2015
Stator
ib
Rotor ring
ia
Rotor
Rotor Windings
ic
STATOR YAPISI
Stator sargıları manyetik alan meydana getirmekte ve manyetik
akının rotora iletilmesini sağlamaktadırlar. Buraya yerleştirilecek
sargıya stator sargısı yada primer sargı da denilmektedir. Statora 3
faz AC besleme yapıldığından sargılarda döner manyetik alan
oluşmaktadır. Bu alan zamanla değişmektedir.
Bu manyetik alan, ferromanyetik ortam yani demir nüve ve hava
aralığında aktığından dolayı ortam içerisinde Histerisiz ve Fuko
kayıpları meydana gelecektir.
Bu kayıpları azaltmak için diğer elektrik makinelerinde olduğu gibi
demir nüve 0.3-0.5 mm kalınlığa sahip, indüksiyon değeri çok
yüksek (10.000-15.000 Gauss veya 1-1.5 Wb/m²) olan saclardan
yapılır. Bu sacların bir tarafın yalıtılır ve statoru oluşturur.
10
25.3.2015
ROTOR YAPISI
Kafesli rotora sahip asenkron makinelerde, kalın ve tek parçadan oluşan iletkenler
kullanılırken, bilezikli makinelerde çok telli iletkenler kullanılır.
Rotorda kullanılan sargıda alternatif akımın meydana getirdiği manyetik alan zaman
göre değişir ve rotorun demir gövdesinde Histerisiz ve Fuko kayıpları
oluşturmaktadır. Bunu azaltmak için rotor gövdesi de tıpkı stator gibi 0.3-0.5 mm lik
sacların izoleli olarak arka arkaya dizilip sıkıştırılması ile imal edilir.
Sincap Kafesli Makinenin Rotor Yapısı
Oluklara yerleştirilen iletkenler rotor silindirinin her iki ucundan kısa devre edilirler.
Makine küçük veya orta güçlü ise rotorda alüminyum iletkenler olduğundan,
yerleştirilmeleri çok basit ve el değmeden yapılır.
Bilezikli Makinenin Rotor Yapısı
Oluklara yerleştirilen bobinler çok sayıda ince telli iletken gruplarından oluşur. Bu
bobinler dışarıda bir kalıp ile hazırlanıp rotor oluklarına yerleştirilir. Bu bobinin bir
ucu mil üzerinde monte edilmiş bileziklere bağlanır diğer ucu ise 3 fazlı sargıda
kendi içinde üçgen veya yıldız bağlanır.
11
25.3.2015
Rotor sargıları bilezikler üzerinde kayan, fırçalar üzerinden kısa
devre edilirler. Bilezikli asenkron motorlarda, rotor akımlarına
statordaki fırçalar üzerinden ulaşılabilir ve bunlar sayesinde rotor
devresine ek dirençler bağlanabilir. Moment-hız karakteristiğini
değiştirmede bu üstünlükten faydalanılabilir.
Bilezikli motorlar, kafes yapılı motorlara nazaran daha pahalıdır ve
fırça-bilezik sisteminden dolayı daha fazla bakım gerektirirler.
Bunun sonucu olarak bilezikli motorlar daha az yaygındır.
Asenkron motorun çalışması temelde senkron motordaki
amortisör sargısının ki ile aynıdır.
Çalışma Esasları – İlk Hareket İlkesi
.Makinenin statorundaki 3 fazlı sargılara bir 3 fazlı gerilim uygulandığında bu gerilim
ve akımın akmasıyla bir bileşke akı () meydana gelmektedir.
.Bu akı döner alanın meydana getirdiği, hava aralığı çevresinde zamanla bir değişim
göstererek döner. Bu akının ulaşabileceği maksimum değer belirlidir.
.Söz konusu manyetik akı :

F
m
ile ifade edilir.
F
3
I  N  e jwt
2
. Manyetik alan ns senkron hızında dönmekte olup bu hız frekansla doğru, kutup çifti
sayısı ile ters orantılıdır.
ns 
60  f1
p
.Böylece rotorda bulunan sargıları çevreleyen bu akı, rotor sargılarında Faraday
kanununa göre alternatif bir gerilim ve akım indükler. Rotor iletkenlerinde üretilen e2
gerilimi aşağıdaki bağıntıya göre belirlenir.
e2   N 2
d
dt
12
25.3.2015
Çalışma Esasları – İlk Hareket İlkesi (2)
-Rotor sargısının uçları kısa devre edilmiş, bir direnç veya bir empedans üzerinden
birbirlerine bağlanarak kapalı çevrim oluşturulmuş ise ;
Bu sargıdan rotor akımı akar ve Biot-Savart yasasına göre kuvvet üretir. Bu
kuvvet sayesinde motor kendiliğinden hareket eder ve dönmeye başlar. Bu
kuvvet aşağıdaki şekildeki gibidir.
Faraday – İndüksiyon yasasını hatırlayalım….
e Bl v
F  Bl i
e: Voltage across a conductor
B: Flux density seen by the conductor
l: Length of the conductor
v: Relative velocity of the conductor
wrt field velocity
F: Force exerted on conductor
i: Current through conductor
e Bl v
F  Bli
Doğrusal Hareket
e  f (  , n )
T  f (  ,i )
Açısal Hareket
13
25.3.2015
Makinenin Sürekli Çalışması ve Kayma
3 FAZLI SARGI VE SARGILARA UYGULANAN 3 FAZLI AKIMLAR SAYESİNDE DÖNER ALAN
ELDE EDİLİR.
SENKRON HIZDA DÖNMEKTE OLAN ALAN, KISA DEVRE EDİLMİŞ, DURAKTA OLAN
ROTOR İLETKEN DÜZLEMİNDEN (rotor sargıları) GEÇEREK ROTOR AKIMLARINI
İNDÜKLER.
BU İNDÜKLEME SONUCU OLUŞAN KUVVETLER, ROTORUN DÖNME HAREKETİNE
BAŞLAMASINA VE ZAMAN İÇİNDE HIZLANMASINA NEDEN OLUR.
ROTOR KENDİSİNE ETKİYEN KUVVETLERİN YARDIMIYLA BÜYÜK BİR İVME İLE
KALKAR VE HIZLANIR. BU KALKIŞ ESNASINDA, STATORA GERİLİM VERİLDİĞİ ANDA
DAHA ROTOR SÜKUNETTE İKEN, MAKİNENİN BİR TRANSFORMATÖR GİBİ ÇALIŞTIĞI
GÖRÜLÜR.
BU SIRADA MAKİNENİN TRANSFORMATÖRDEN TEK FARKI, SEKONDER SARGININ HER
İKİ TARAFINDAKİ MANYETİK DEVRENİN BİRER HAVA ARALIĞI İLE STATOR MANYETİK
DEVRESİNE BAĞLI KALMASIDIR.
BU KISA SÜRE İÇERİSİNDE TRANSFORMATÖR GİBİ DAVRANAN MAKİNENİN PRİMERİNDE
(STATOR) ŞEBEKE GERİLİMİ VE FREKANSI VARDIR.
SEKONDERİNDE (ROTOR) İSE YİNE AYNI FREKANS İLE PRİMER VE SEKONDER
SARGILARININ DEĞİŞTİRME ORANI KADAR BİR GERİLİM İNDÜKLENİR.
BİLEZİKLİ MAKİNELERDE BU ORAN 1 E YAKINDIR.
Makinenin Sürekli Çalışması ve Kayma
BU ANDAN İTİBAREN HIZLANAN ROTOR İLE DÖNER ALAN ARASINDAKİ HIZ FARKI
YAVAŞ YAVAŞ AZALMAYA BAŞLAR. BÖYLECE DÖNER ALAN ROTOR ÜZERİNDEN DAHA
SEYREK GEÇECEKTİR VE ROTORDA DAHA AZ GERİLİ İNDÜKLENECEKTİR. DOĞAL
OLARAK ROTOR SARGILARINDAN DAHA AZ AKIM AKACAKTIR.
BUNUN NETİCESİNDE ROTORDAKİ İVLENME AZALACAK VE BİR NOKTADAN SONRA
ROTOR HIZI SABİT OLARAK KALACAKTIR.
ROTOR HIZI, SENKRON HIZA ÇOK YAKIN BİR DEĞERDE OLUP, HİÇ BİR ZAMAN
KENDİLİĞİNDEN SENKRON HIZA ULAŞAMAZ VE ONU GEÇEMEZ. ERİŞSE BİLE DÖNER
ALAN VEKTÖRÜ ARTIK ROTOR İLETKEN DÜZLEMİNDEN GEÇEMEYCEĞİNDEN, ROTOR
DEVRESİNDE GERİLİM, AKIM VE KUVVET ÜRETİLEMEZ.
ROTOR HIZI İLE SENKRON HIZ (DÖNER ALANIN HIZI) ARASINDAKİ FARK KAYMA
OLARAK ADLANDIRILIR. MAKİNE ÜZERİNDEKİ MEKANİK YÜK ARTARSA KAYMA ARTAR
14
25.3.2015
Rotor Kayması
nslip  nsync  nm
Where
nslip = slip speed of the machine / makine kayma hızı
nsync = speed of the magnetic field./ manyetik alanın hızı
nm = mechanical shaft speed of the motor. / motorun mekanik hızı
Göreceli hızı tanımlamak için kullanılan diğer terim, yüzde yada birim değer cinsinden
ifade edilen KAYMA / SLIP dır Kayma şu şekilde tanımlanır.
Slip, s 
nslip
nsync
 100% 
nsync  nm
nsync
 100%
Açısal hız (rad/s) cinsinden kaymayı ifade edebiliriz.
s
sync  m
x100%
sync
Rotor Kayması
Rotor duruyorsa s=1, senkron hızda ise s=0 olmaktadır. Motor çalışmada kayma
0-1 arasında bir değer almaktadır. Kaymanın büyümesi makinenin yavaşladığı,
küçülmesi ise hızlandığı anlamına gelmektedir.
Senkron hız ve kayma cinsinden rotor milinin mekanik hızı şu şekilde ifade edilir.
nm  1  s  nsync
or
yada
m  1  s   sync
Döner alanın hızının yönüne ait işaret pozitif ve referans olarak alındığı takdirde,
rotorun dönüş hızı, senkron hızın üzerine çıktığı takdirde, kayma negatif değer alır.
Makine senkron hızın üzerine kendi kendine çıkamayacağına göre bir dış tahrik
makinası ile çıkartılmalıdır. Böylece devir sayısına bir limit konulamayacağı için
kayma aşağıdaki sınırlar arasında değişir.
15
25.3.2015
Rotorun Elektriksel Frekansı
Bir AsM, makinenin rotorunda indüklenen akım ve gerilimler ile çalışır ve dolayısıyla
bazen DÖNEN TRANSFORMATÖR olarak da adlandırılır.
Bir transformatöre benzer şekilde birincil devre (stator) ikincil (rotor) devrede bir
gerilim indükler. Ancak transformatörden farklı olarak ikincil devre frekansı ile
birincil devre frekansının aynı olması gerekmez.
Motorun rotoru hareket etmeyecek şekilde kilitli olarak tutulursa (kilitli rotor deneyi)
o zaman rotor stator ile aynı frekansa sahip olacaktır.
Diğer taraftan rotor, senkron hızda dönerse frekans sıfır olacaktır.
Bu durumda herhangi bir keyfi orandaki rotor hızında rotor frekansı ne olur ??
nm=0 dev/dak da rotor frekansı fr=fe ve kayma s=1’dir.
nm=nsync için rotor frekansı fr=0 ve kayma s=0 ‘dır.
Aradaki herhangi bir hızda, rotor frekansı manyetik alan hızı n sync ve rotor hızı nm arasındaki
farkla doğru orantılıdır. Rotorun kayması aşağıdaki bağıntı ile verildiğinden dolayı ;
Rotorun Elektriksel Frekansı
S
nsync  nm
nsync
Rotor frekansı şu şekilde ifade edilir.
f r  sf e
fr 
nsync  nm
Senkron hız ifadesi nsync=120fe / P yazılırsa
fr 
nsync
fe
P
nsync  nm 
120
16
25.3.2015
ASENKRON MOTORUN KAYMA DEĞERLERİNE GÖRE ÇALIŞMA ŞEKİLLERİ
ns
nm
s
Çalışma Şekli
ns
nm<ns
0<s<1
MOTOR ÇALIŞMA
ns
nm>ns
s<0
GENERATÖR ÇALIŞMA
-ns
N
s>+1
FREN ÇALIŞMA
ns
nm=ns
s=0
BOŞTA ÇALIŞMA
ns
nm=0
s=1
Transformatör Çalışma/
Kısa Devre ÇAlışma
ASENKRON MOTORUN KAYMA DEĞERLERİNE GÖRE ÇALIŞMA ŞEKİLLERİ
1.) İlk harekete geçme esnasında, rotor hareketsiz ise, asenkron makine sekonderi
kısa devre olan bir transformatör gibi çalışır.
2.) Harekete başladıktan sonra, sürekli çalışma noktasına ulaşıncaya kadar ve
ulaştıktan sonraki çalışma şekli motor çalışmadır. Bu durumda şebekeden
elektrik enerjisi çekilir ve mekanik enerjiye dönüştürülür.
3.) Rotor hızının asla kendiliğinden ulaşamayacağı senkron hız değerinde,
gerilimde sıfır olacağından sıfır güç üretilecektir. Rotor sargısından akım
geçmeyen, fakat stator sargısı beslenen makine (s=0) bu haliyle yani güç
üretmemesi yönüyle boşta olarak ifade edilir.
4.) Kendiliğinden senkron hıza ve üstüne çıkamayan makine harici bir kuvvet
tarafından ancak senkron hız üzerine çıkarılabilir. Bu durumda makine mekanik
enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir generatör olarak çalışacaktır.
5.) Sürekli ve kararlı halde makine döner alanının saat yönünde döndüğü ve
uygulanan 3 faz akımlarının sırasının R-S-T şeklinde olduğunu varsayarsak, eğer
uygulanan akımın faz sırasında iki fazı değiştirdiğimizde (RTS gibi) makinedeki
döner alan dönü değişik saat yönü tersinde olacaktır. Bu durumda rotor, döner
alana uyarak yavaşlamaya başlar yani frenlenir. Bu geçici çalışma fren çalışma
olarak bilinir. Bir süre sonra duran rotor, zıt yönde yeniden hızlanmaya başlar.
17
25.3.2015
Çözümlü örnek 1 :
208 V, 10 hp, 4 kutuplu, 60 Hz ve Y bağlı asenkron motor tam yükte %5 kaymaya sahiptir.
a.) Bu motorun senkron hızı nedir?
b.) Nominal yükte bu motorun rotor hızı nedir?
c.) Nominal yükte bu motorun rotor frekansı nedir?
ç.) Nominal yükte bu motorun mil momenti nedir?
a.) Senkron Hız ifadesi
ns 
120  f e 120  60

 1800 rpm
P
4
b.) Motorun rotor hızı
nm  (1  s).ns  (1  0.05) 1800  1710 rpm
c.) Rotor frekansı
f r  s. f e  (0.05)  60  3Hz
Alternatif çözüm yolu :
fr 
ç.) Mile ait yük momenti
P
4
(ns  nm ) 
(1800  1710 )  3Hz
120
120
M yük 
Pç
10  746

 41.7 Nm
wm 1710  2  (1 / 60)
1 hp =746 Watt
Çözümlü örnek 2 :
208 V, 50 Hz, 2 kutuplu, 3 fazlı bir asenkron motorun tam yüklü durumdaki hızı 2925 d/d dır. Buna göre
a.) Senkron hızı,
b.) Kaymayı
c.) Rotor frekansını bulunuz.
a.) Senkron Hız ifadesi
b.) Kayma
s
c.) Rotor frekansı
ns 
120  f e 120  50

 3000 rpm
P
2
ns  nm 3000  2925
75


 0.0025  0 2.5
0
ns
3000
3000
f r  s  f e  0.0025  50  1.25 Hz
18
25.3.2015
Çözümlü örnek 3 :
460 V, 60 Hz, 100 HP, 4 kutuplu, 3 fazlı bir asenkron motorun tam yükü durumda kayması %5’dir. Buna göre,
a.) Senkron hızı ve rotor hızını,
b.) Hava aralığındaki döner alan hızını,
c.) Rotor devresi frekansını,
ç.) Kayma hızını,
d.) Rotor alan bağıl hızını
i- rotor yapısını göre
ii- stator yapısına göre
iii- stator döner alanına göre
e.) Stator-rotor dönüştüre oranı 1/0.5 iken, anma hızında rotorda indüklenen gerilimi bulunuz.
a.) Senkron Hız ve Rotor Hızı
ns 
120  f e 120  60

 1800 rpm
P
4
nm  (1  s)  ns  (1  0.05) 1800  1710 dev/dak
b.) Döner alan hızı senkron hıza eşittir. 1800 dev/dak
c.) Asenkron motorun tam yükteki rotor frekansı
ç.) Kayma hızı
f r  s  f e  0.005  60  3Hz
n  s  ns  0.05 1800  90 dev/dak
d.) Rotor alanının bağıl hızı
i. Rotor yapısına göre , Kayma hızı ile aynı olup 90 d/d
ii. Stator yapısına göre , Senkron döner alan hızı ile aynı olup 1800 d/d
iii. Stator döner alanına göre , 0 dev/dak
e.) Rotorda indüklenen gerilim
Stator sargılarında indüklenen gerilimin statora uygulanan gerilime eşit olduğu kabul edilirse, rotor
sargılarında indüklenen gerilimin statora aktarılmış değeri :
N 
460
E ' r  s   1   ES  0.05  05 
 6.64 Volt/Faz
3
 N2 
19
25.3.2015
Çalışma problemleri
1.) 50 Hz ve 4 kutuplu bir asenkron motorun rotor frekansı 2 Hz ise kaymayı ve rotor hızını
bulunuz.
2.) Frekansı 50 Hz olan bir asenkron motorun döner alan hızı 750 d/d olduğuna göre,
motorun kutup sayısını ve rotor hızı 725 d/d iken motorun kaymasını hesaplayınız.
3) 400 V, 50 Hz, 2 kutuplu bir asenkron motorun rotor hızı 1450 d/d dır. Buna göre, dev/dak
ve rad/sn cinsinden senkron hızı, kaymayı ve rotor frekansını hesaplayınız.
4.) 208 V, 60 Hz, 5HP, 1746 dev/dak hızında dönen 3 fazlı bir asenkron motor tam yüklü
durumda çalışmaktadır.
a. Motorun kutup sayısını
b. Tam yükteki kaymayı
c. Rotor akımının frekansını
ç. Rotor alansı bağıl hızını
- Stator yapısına göre
- Stator döner alanına göre hesaplayınız.
Uzun yıllardır yapılan tasarım deneyimleri sonucu motorların rotor ve stator
reaktansları arasında belli oranların olduğu sonucuna varılmıştır. Aşağıdaki
tablo bu oranları göstermektedir. Tasarım tipleri ilerleyen konularda ayrıntılı
olarak anlatılacaktır.
XLR nin fonksiyonu olarak X1 ve X2
ROTOR TASARIMI
X1
X2
Bilezikli Rotor
0.5 XLR
0.5 XLR
Tasarım A
0.5 XLR
0.5 XLR
Tasarım B
0.4 XLR
0.6 XLR
Tasarım C
0.3 XLR
0.7 XLR
Tasarım D
0.5 XLR
0.5 XLR
Motor tasarımlarına ileriki konularda değineceğiz….
20
25.3.2015
•AsM Güç ve Moment Denklemleri
•AsM Hız Moment Karakteristikleri
•AsM Tasarımları
Bu bölümdeki alt konu başlıkları
-AsM da Güç Analizi ve Kayıplar
-Güç ve Moment
-Eşdeğer Devre Üzerinde Cu ve Mekanik Kayıpların Temsili
-Hız ve Moment Karakteristikleri
-Devrilme Momenti
-Kafes Rotor Tasarımları
21
25.3.2015
Asenkron Motorda Güç Analizi ve Kayıplar
Hava aralığı
gücü
Çıkış gücü
PÇ
Giriş gücü PG
Diğer kayıplar
Çekirdek kaybı
Stator bakır
kaybı
Sürtünme-rüzgar
vantilasyon
Rotor bakır kaybı
22
25.3.2015
Kayıplara ait İngilizce terminoloji
Giriş Gücü : Üç Fazlı elektriksel güç
PG  3  VT  I L  Cos
Hat Akımı
Uç gerilimi (FF)
Stator Bakır Kayıpları : Isıl Kayıp (I2R)
PS.CU  3  I1  R 1
2
Stator direnci
Stator akımı
V
V  T
3
I1 
V
Zeş
Zeş  R 1  jX 1 
1
G C  jB M 
1
R2
 jX 2
s
23
25.3.2015
Demir Kayıpları : Çekirdek (Nüve Kayıpları) Core Losses
=Histerezis+Girdap (Fuko) akımları sonucu oluşan kayıplar
Pnüve  3  E1  G C
2
PAG  PG  PSCU  Pnüve
Hava aralığı gücü : ???
Rotorun eşdeğer devresine yakından bakıldığında, hava aralığı (air
gap) gücünün tüketilebildiği tek eşdeğer devre elemanının R2/s
olduğuna dikkat ediniz.
PAG  3  I 2 
2
R2
s
Elektrikten mekaniğe dönüştürülen güç
R2
2
 3  I2  R 2
s
1
2
 3  I 2  R 2  (  1)
s
1 s
2
 3  I2  R 2  (
)
s
PCONV  3  I 2 
2
PCONV
PCONV
24
25.3.2015
Mekaniğe Dönüşen Güç ile Rotor Cu Kayıplarının Devrede Gösterimi
Asenkron motorun hava aralığı gücünün bir kısmı rotor dirençlerinde ısıya
dönüşürken kalan kısmı motor milini sürmek için mekanik güce dönüştürülür.
Hava aralığı gücünün iki ayrı kullanıma ayırmak ve bunu eşdeğer devrede de
göstermek mümkündür.
PRCU  s  PAG
1 s
2
PCONV  3  I 2  R 2  (
)
s
PCONV  (1  s)  PAG
PAG 
PCONV PRCU

1 s
s
2
PCONV PRCU


1 s
s
1 s
s  3 I 2  R  1
2
2
1 s
s
3  I2  R 2 
2
PCONV PRCU


1 s
s
1 s
s  3 I 2  R  1
2
2
1 s
s
3  I2  R 2 
PRCU  3  I 2  R 2
2
PCONV 
PCONV
Rotor bakır kaybı
1 s
1 s
2
 PRCU 
 3I 2  R 2
s
s
1 s
 3  I2  R 2 
s
2
Mekanik kayıplar
25
25.3.2015
Elektrikten mekaniğe dönüştürülen güç
PRCU  s  PAG
PCONV  (1  s)  PAG
Bu mekaniğe dönüşen güç içinde sürtünme ve vantilasyon
kayıpları ile mekanik sisteme aktarılan çıkış gücü birlikte vardır.
Netice itibariyle, sürtünme ve vantilasyon kayıplarını bilirsek,
çıkış gücünü de buluruz.
PÇ  PCONV  PSTV  Pdiger
Makinede indüklenen moment ????
-Makinede indüklenen moment elektrikten mekaniğe dönüştüren güç dönüşümü ile
üretilen moment olarak tanımlanmaktadır.
ind 
ind
PCONV
wm
Bu momente makinenin üretilen momenti denir.

PCONV
1  s   PAG
PAG



1  s w sync w sync
wm
Bu son eşitlikteki senkron açısal hız sabit bir parametredir.
Moment doğrudan hava aralığı gücüne bağlı bir büyüklüktür.
26
25.3.2015
Güç Dengesi Hakkında Yorumlar
PRCU  s  PAG
PCONV  (1  s)  PAG
s=1 yani makine durağan (kilitli) iken hava aralığındaki gücün tamamı
bakır kaybıdır ve mile mekanik güç aktarılmamaktadır.
s=0 yani makine senkron hızda (pratikte mümkün değil) iken bakır kaybı
sıfır olup hava aralığı gücü tamamen mile aktarılıyor.
Makine hızlı dönerken (s=0 a yakın, mesela boşta) bakır kaybı çok az
Makine yavaş dönerken (yüklendikçe) bakır kaybıda artar. Çünkü
motorun yüklenmesi çok akım çekilmesine ve I2R kaybının artmasına yol
açar
AsM Moment Hız Eğrisi
27
25.3.2015
Bu eğri kabaca 3 bölgeye ayrılabilir.
1. Bölge : Düşük kayma bölgesi
2. Bölge : Vasat kayma bölgesi
3. Bölge : Yüksek kayma bölgesi
-Düşük Kayma Bölgesinde motor kayması artan yükle azalır ve rotor mekanik hızı yükle
yaklaşık olarak doğrusal azalır. Bu çalışma bölgesinde rotor reaktansı ihmal edilebilir. Böylece
güç faktörü, rotor akımı kayma ile doğrusal olarak artarken yaklaşık olarak birim değerinde olur.
Asenkron Motorun tüm normal sürekli durum çalışma aralığı bu doğrusal düşük kayma
bölgesini kapsar.
Böylece normal çalışma için bir asenkron motorun hızının doğrusal olarak azaldığı söylenebilir.
-Vasat Kayma Bölgesinde rotor frekansı öncekinden yüksektir ve rotor reaktansı rotor direnci ile
aynı büyüklük seviyesindedir. Bu bölgede rotor akımı önceki bölgeye göre daha yavaş artarken
güç faktörü de düşmeye başlar.
Motorun tepe (devrilme) momenti yükteki artımsal bir yükselme için rotor akımındaki artışın
rotor güç faktöründeki azalış ile tam olarak dengelendiği noktada oluşur.
-Yüksek Kayma Bölgesinde indüklenen moment aslında artan yük ile azalır. Çünkü rotor
akımındaki artış, rotor güç faktöründeki azalma ile tam olarak dengelenir.
Tipik bir asenkron motor için eğri üzerindeki devrilme momenti makinenin nominal yük
momentinin % 200-250 si olacaktır ve yol verme momenti (sıfır hızdaki moment) tam yük
momentininkine eşit veya %150 si olacaktır.
Senkron motordan farklı olarak asenkron motora milinde tam yük varken bile yol verilebilir.
28
25.3.2015
Tipik Moment-Kayma Eğrileri
29
25.3.2015
Örnek :
Asenkron Motorda İndüklenen Moment Denkleminin Eldesi
ind 
P CONV
P
 AG
wm
w sync
Senkron hız belirli bir frekans ve kutup sayısı için sabittir.
Dolayısıyla ikinci taraftaki eşitlikte rotorda indüklenen momenti sadece PAG yani hava
aralığındaki güce bağımlı olarak ifade etmek mümkündür.
Hava aralığı gücü R2/s direncinde tutulan güçtür. İçinde rotor bakır kaybı ile Pconv gücü
bulunduğunu daha önce söylemiştik.
Hava aralığı gücünü 1 fazlı eşdeğer devreden aşağıdaki olacağını yine önceki yansılarda
ifade etmiştik. Toplam hava aralığı gücü ise yine aşağıdaki gibi olacağını söylemiştik.
PAG1faz  I 2 
2
R2
s
PAG toplam  3I 2 
2
R2
s
30
25.3.2015
AsM Moment-Hız Eğrisi Üzerine Yorumlar :
1.) Senkron hızda indüklenen moment SIFIR olacaktır.
2.) Moment-Hız eğrisi, boşta çalışma ve yüklü durum arasında yaklaşık olarak doğrusal olarak
değişmektedir. Bu aralıkta rotor direnci, rotor reaktansından daha büyüktür. Böylece rotor akımı,
rotor manyetik alanı ve indüklenen moment artan kayma ile doğrusal olarak artar.
3.) Aşılamayan olası bir maksimum moment vardır. Devrilme veya tepe moment olarak adlandırılan
bu moment , motorun nominal yük momentinin 2-3 katıdır.
4.) Motorda yol verme momenti, kendi tam yük momentinden biraz daha büyük olur ve böylece
motor, tam güçte besleyebildiği herhangi bir yükü taşımaya başlayacaktır.
5.) Belirli bir kayma için motordaki momentin, uygulanan gerilimin karesi ile değiştiği
görülmektedir. Bu hız kontrolünde kullanılacak bir değişimdir.
6.) Asenkron motorun rotoru senkron hızdan daha yüksek bir hız ile sürülürse, makinada
indüklenen momentin yönü ters döner ve makine mekanik gücü elektrik gücüne çeviren bir
generatör olarak çalışmaya başlayacaktır.
7.) Eğer motor, manyetik alan yönüne göre ters yönde dönüyorsa, hızlı bir şekilde duracaktır.
Durduktan sonra ters yönde hızlanmaya başlayacaktır. Buna fren çalışma da denilir. İki fazın yerini
motor çalışırken bir mekanizma ile değiştirdiğimizde makine hızlı biçimde duracak ve hemen ters
yönde hızlanmaya başlayacaktır.
31
25.3.2015
Bkz Yorum 1
1.) Senkron hızda indüklenen moment SIFIR olacaktır.
2.) Moment-Hız eğrisi, boşta çalışma ve yüklü durum arasında yaklaşık olarak doğrusal olarak değişmektedir. Bu aralıkta
rotor direnci, rotor reaktansından daha büyüktür. Böylece rotor akımı, rotor manyetik alanı ve indüklenen moment artan
kayma ile doğrusal olarak artar.
Bkz Yorum 2
32
25.3.2015
Bkz Yorum 3
3.) Aşılamayan olası bir maksimum moment vardır. Devrilme veya tepe moment
olarak adlandırılan bu moment , motorun nominal yük momentinin 2-3 katıdır.
Bkz Yorum 4
4.) Motorda yol verme momenti, kendi tam yük momentinden biraz daha büyük olur ve böylece
motor, tam güçte besleyebildiği herhangi bir yükü taşımaya başlayacaktır
33
25.3.2015
DEVRİLME MOMENTİ
• MAXIMUM TORQUE
• PULLOUT TORQUE
• BREAKDOWN TORQUE
34
25.3.2015
L Tipi Devre için Üretilen Moment Eşitlikleri
L Tipi Devre için Devrilme Momenti Eşitlikleri
~
V
~
1
I2 
R e  jX e R 2 (1s) / s
X e X1 X 2
Re  R1  R2
35
25.3.2015
1 s 
3V12  R 2  

s 

PCONV 
2
 1  s 
1 s 
2
2 
R e  X e  R 2  
   2R e  R 2  

 s 
 s 

Elektrikten mekaniğe dönüştürülen güç yani motorda üretilen mekanik güç
ind 
PCONV
wm
PÇ  PCONV  PSTV
Çıkış mekanik gücü
1 s 
3V12  R 2  

1
s 

ind 

2
 1  s 
1 s  wm
2
2 
R e  X e  R 2  
   2R e  R 2  

 s 
 s 

w m  (1  s)  w sync
1
3V12  R 2   
1
s
ind 

2

 1  s 
1 s  ws
R e2  X e2 R 2  

2
R

R



e
2 
 s 
 s 

36
25.3.2015
L tipi devre için devrilme kayması, maksimum güç ve devrilme momenti ifadeleri
indmax 
sb 

3V12 
1


2s  R1  R12 (X1 X 2 ) 2 


R2
R12  ( X 1  X 2 ) 2
PCONV  indmax  1  s b   w s
Gücü maksimum yapan smax ile devrilme kaymasını sb karşılaştıralım
smax< sb
Basitleştirme-İhmal…..
Stator empedansı, rotor empedansı ile kıyaslandığında oldukça ufak olacağından, devrilme kayması
aşağıdaki gibi basitleştirilirse,
sb 
R2
X2
3V12  1  3V12  s b 
ind max 
 
 
2s  X 2  2s  R 2 
Devrilme momenti
Rotor direnci ile rotor reaktansı birbirine eşit olursa yani R2=X2 ise sb=1 olur.
Yukarıdaki basitleştirilmiş moment ifadesinin doğruluğu için kaymanın çok küçük
olması gerekir. Bu basitleştirme s kaymasının çok küçük değerlerinde yeterli
doğruluktadır.
Pratikte zaten kayma en fazla %5 dolayında olacağından maksimum (devrilme)
momentinin tahmininde yukarıdaki formül kullanılabilir.
37
25.3.2015
L tipi Yaklaşık Eşdeğer Devre İçin Yol Verme Eşitlikleri
~
I2 
~
V1
R e  jX e R 2 (1s) / s
~
I2 yv 
s=1 iken,
~
~
V1
V1

R e  jX e R 2 (11) / 1 R e  jX e
X e X1 X 2
Re  R1  R2
38
25.3.2015
L tipi Yaklaşık Eşdeğer Devre İçin Yol Verme Eşitlikleri 2
1
3V12  R 2   
1
s
ind 

2
 1  s 
1 s  ws
2
2 
R e  X e  R 2  
   2R e  R 2  

 s 
 s 

L tipi devre için indüklenen moment ifadesinde s=1 olursa,
1
3V12  R 2   
1
1
 yv 

2
w

 1  1 
 1 1  s
R e2  X e2 R 2  
   2R e  R 2  

 1 
 1 

3V12  R 2 1
 yv  2

2
R e  Xe w s
Rotor Yapısının Motor Performansına Etkisi
Rotor direnci ile moment-hız karakteristiği nasıl etkilenir???
39
25.3.2015
1.) Eğer rotor yüksek rotor direncine sahip ise yol alma momenti son derece yüksektir.
Fakat normal işletme şartlarında kaymada oldukça yüksektir.
2.) Yukarıdaki eşitliği göz önünde bulundurduğumuzda, daha yüksek kayma
olduğunda daha yüksek sürtünme olacağından hava aralığı gücünden mekanik güce
dönüşüm daha az olacaktır. Yani sürtünme+vantilasyon kaybı artacaktır. Bu da daha
küçük verim demektir.
3.) Bu nedenle, yüksek kalkınma momentine sahip motorların, normal işletme
hızındaki daha az verime sahip olacağı görülecektir.
4.) Alternatif olarak, düşük rotor direnci ile tasarlanan motorlara bakalım. Bu
motorlarda yol alma momenti de düşük olacaktır. Ayrıca yüksek yol alma akımına
sahip olacaktır. Yine de normal işletme şartlarında düşük rotor direnci olan motorların
veriminin oldukça yüksek olacağını söylemek mümkündür.
40
25.3.2015
Kafesli motorlarda rotor direncini düşük tutmak iki şekilde sağlanır.
--Rotor çubuklarının yerleştirildiği olukların derin yapılması.
--Rotor oluklarına iki değişik değerli çubukların yerleştirilmesi.
-Rotor direnci ve reaktansını iki tür dizayn
etkiler. Oluklar yüzeye yakınsa yani çubuklar
yüzeye yakın yerleştirilmiş ise rotor reaktansı
küçük olur.
-Rotor direncini ise rotor çubuklarının boyu
ve kesiti etkiler. Kısa rotorlarda rotor direnci
düşer. Kesitin büyük olması rotor direncini
düşürürken ince kesitli çubuklar direnci
yükseltir.

R 
A
Geniş kesitli çubuk
Dar kesitli çubuk
-Düşük R2
-Büyük R2
Yüzeye yakın yerleştirme
-Küçük X2
Devrilme momentine senkron hıza
yakın hızda ulaşılır. Verim iyidir.
uzunluk
kesit
Yüzeye yakın yerleştirme
-Küçük X2
Devrilme momentine senkron
hıza yakın hızda ulaşılır. Verim
zayıftır.
41
25.3.2015
Derin oluk-çubuk
Çift kafesli oluk
42
25.3.2015
Laminations from typical cage induction motor, cross section of the rotor bars
NEMA class A – large bars near the surface
NEMA class B – large, deep rotor bars
NEMA class C – double-cage rotor design
NEMA class D – small bars near the surface
Kafes rotor tasarımları
A-Sınıfı Motorlar
-Standart motor olarak bilinirler.
-Sabit hız gerektiren uygulamalarda kullanılır.
-Motora anma geriliminde yol verilir.
-Yol verme momentleri (kalkınma momenti) tam yük momentinin %125-%175 i
arasında değişmektedir.
-Yol alma akımı nominal akımın 5-7 katı kadardır.
-Düşük rotor direncinden dolayı, tam yükteki kayma genelde %5 in altındadır.
-Fanlarda, üfleyicilerde, santrifüj tip pompalar ve makine aletlerinde kullanılır.
43
25.3.2015
B-Sınıfı Motorlar
-Genel amaçlı motor olarak bilinirler.
-Motora anma geriliminde yol alabilirler.
-Rotor direnci, A-sınıfı motorlara göre yüksektir.
-Rotor reaktansı, A-sınıfı motorlara göre yüksektir.
-Yüksek rotor direnci kalkınma momentini arttırmaktadır.
-Yüksek rotor reaktansı ise kalkınma momentini azaltmaktadır.
-Yol verme momentleri (kalkınma momenti) A-sınıfa yakındır.
-Yüksek rotor reaktansının bir neticesi olarak, yol alma akımı nominal akımın
4.5-5.5 katı kadardır.
-A sınıfı motorla benzer yol alma momenti ve düşük yol alma akımından dolayı
aynı yerlerde kullanılır.
C-Sınıfı Motorlar
-Genellikle çift rotor çubuğuna sahip olup, anma geriliminde kalkarlar.
-Yüksek rotor direnci vardır. Bu nedenle yol alma sırasında nominal akımının 35 katı akım çekerler.
-Kalkınma momenti, nominal yük momentinin %200-%275 i arasındadır.
-Yüksek yol verme momenti gerektiren alanlarda kullanılır.
-Kompresör pompaları, kırıcılar, konveyörler, tekstil makineleri ve ağaç işleme
makineleri gibi.
44
25.3.2015
D-Sınıfı Motorlar
-Yol verme momentleri (kalkınma momenti) tam yük momentinin %250-%300 ü
arasında değişmektedir.
-Yüksek rotor direnci, yüksek dirençli alaşım kullanılarak ve rotor boyu
azaltılarak elde edilmiştir.
-Yol alma akımı nominal akımın 3-8 katı kadardır.
-Verimi A,B,C sınıfı motorlara göre düşüktür.
-Fanlarda, üfleyicilerde, santrifüj tip pompalar ve makine aletlerinde kullanılır.
-Buldozerlerde, kesme makinelerinde, zımba makinelerinde, yapıştırma
makinelerinden ve çamaşırhanelerde kullanılır.
E-Sınıfı Motorlar
-Yol verme momenti düşüktür. Bu yüzden düşük kayma gerektiren yüklerde
kullanılır.
-Gücü 7.5 BG den daha düşük olan motorların yol alma akımları da düşüktür.
-Anma geriliminde yol verilebilirler.
-Gücü 7.5 BG den yüksek olan motorların yol alma akımları yüksektir.
F-Sınıfı Motorlar
-Çift rotor çubukludur. Anma geriliminde kalkabilirler.
-Düşük momenti olup, diğer tüm motor sınıflarından daha az yol alma akımına
sahiptir.
-Kalkınma momenti, anma momentinin 1.25 katı kadardır.
-Kalkınma akımı, anma akımının 2-4 katı arasındadır.
-B sınıfı motorların yerine üretilmiş olup, güçleri 25 BG nin üzerindedir.
45
25.3.2015
46
25.3.2015
1. Direkt Yol Verme
2. Yıldız / Üçgen Yol Verme
3. Oto Trafo ile Yol Verme
4. Stator Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme
5. Bilezikli Motorlarda Yol Verme
6. Yumuşak Yol Vericiler (Soft Starter)
Yol verme sırasında şebekeden çekilen yüksek yol verme akımı esnasında
(çekilen akımın büyüklüğüne göre) bir gerilim düşmesi oluşur. Bu gerilim
düşmesinin büyüklüğü motorun gücü ile şebekenin gücü arasındaki orana
göre değişir. Büyük güçlü motorların aynı anda direkt olarak devreye girmesi
durumunda şebeke bunu karşılayamaz, motor ya hiç yol almaz yada yol alma
süresi uzayabilir.
Motor yol alırken yüksek akım çekecektir. Motor sargılarında I 2R ani bakır
kaybı yüksek olacaktır. Yol verme zamanı arttıkça motorsa ısınma problemi
ortaya çıkacaktır.
Yol verme akımını azaltmak için statora ön direnç veya rotora (bilezikli ise)
yol verme direnci bağlamak gerecektir.
47
25.3.2015
i. Direkt Yol Verme
. Sincap kafesli motorlarda kullanılır.
. Küçük güçlü motorlarda (5 kW a
kadar) direkt yol verilir.
. Motorun atalet momenti küçük
olacağından çekilen yol verme akımı da
düşüktür.
. Isınma problemi yoktur.
Tipik bir direkt yol verme devresi
48
25.3.2015
ii. Yıldız/Üçgen Yol Verme
Stator sargı geriliminin, şebeke faz faz gerilimine eşit olması gerekir. Türkiye için /Y
380/660 V olan motora bu şekilde yol verilir.
Yıldız bağlantıda
çekilen akım, üçgen
bağlantıda çekilen
akımın 3 te 1 i
oranındadır.
Özellikle orta
büyüklükteki
motorlarda yol alma
sırasında fazla akım
çekilmesini önlemek
için yıldız ile başlanır.
Daha sonra üçgene
geçilir.
49
25.3.2015
Yıldız Üçgen
Sargı Gerilimi
1/3
1
Sargı Akımı
1/3
1
Hat Akımı
1/3
1
Güç (kVA)
1/3
1
Kalkınma Momenti
1/3
1
iii. Oto Trafo ile Yol Verme
. Düşük gerilimde (anma geriliminden az) yol verilir.
. Böylece yol verme akımı sınırlanır.
. Anma devrin %70 ine ulaşılınca oto trafo devreden çıkarılıp
şebekeye bağlanılır.
50
25.3.2015
Oto Trafo ile Yol Verme
iv. Stator Sargılarına Ön Direnç Bağlayarak Yol Verme
51
25.3.2015
. Stator uçlarına bağlanan ön direnç, stator gerilimini
düşürür.
. Böylece küçük akım ile yol alması sağlanır.
. Ön direncin değeri arttıkça yol verme akımı azalır.,
. Kafesli motorlarda uygulanmaktadır.
. Ön dirençteki güç kaybı nedeniyle tercih edilmez.
3 Adımlı direnç kullanan yol verici
52
25.3.2015
v. Bilezikli Asenkron Motorlara Yol Verme
Rotor sargı uçlarına direnç bağlanarak
yol verme akımı azalır.
Bu yol verme direnci (Ryv) yavaş yavaş
azaltılır.
Ryv yol verme direnci arttıkça kalış
momenti artar.
i. Stator Frekansı Değiştirilerek Hız Kontrolü
ii. Stator Kutup Sayısı Değiştirerek Hız Kontrolü
iii. Rotor Kaymasını Değiştirerek
i. Stator gerilimini değiştirerek
ii. Rotor direncini değiştirerek
iii. Rotor devresine harici kaynaktan gerilim uygulayarak
53
25.3.2015
1. Mekanik Frenleme
2. Ters Akım ile Frenleme
3. Doğru Akım ile Frenleme
Mekanik Frenleme
54
25.3.2015
Ters Akım ile Frenleme
Ters Akım ile Frenleme Güç Devresi
55
25.3.2015
Doğru Akım İle Frenleme
56
25.3.2015
?
ASENKRON MOTORLAR
1 FAZ
57
25.3.2015
3 faz asenkron motorlara çok benzerler.
Sincap kafesli rotora sahiptir.
Statorda N ve S kutuplarını oluşturan ana sargılar vardır.
Yol alma sürecinde devrede olan yardımcı sargıları vardır.
Yardımcı sargıların kutup sayısı, ana sargıdaki kutup sayısı ile aynıdır.
Asenkron ve Senkron Motorun Farkı
Asenkron motorlarda yalnız statora AA
gerilim uygulanır, rotora uygulanmaz.
• Rotoru sargılı asenkron motorların rotor
sargıları yük altında kalkınmaları için
kademeli direnç veya oto-trafosu ile
kademeli kısa devre edilir.
Senkron motorların statorlarına alternatif gerilim verilir. Rotorları ise
mutlaka sargılıdır. Rotorların senkron dönmesi için rotora doğru
akım tatbik edilir.
Asenkron motorlarda demir, bakır ve sürtünme kayıplarından dolayı
senkron devir ( statorda meydana gelen manyetik alanın devri) ile
asenkron ( rotor ) devri birbirine eşit değildir, yani rotor devri
senkron devirden daha düşüktür.
58
25.3.2015
Senkron motorlarda ise, rotor sargılarına uygulanan doğru gerilim, rotor üzerinde sabit
mıknatıs meydana getirir. Bu sabit mıknatıs, kayıplarından dolayı meydana gelen
kaymayı ortadan kaldırır ve senkron devirle asenkron devir birbirine eşit olur.
İkaz gerilimleri yüksek tutulursa şebeke güç katsayısını yükseltici olarak etki eder.
• Senkron motorların randımanları asenkron motorlardan daha yüksektir.
• Senkron motorlarda şebeke gerilimi değişimleri dönme momentine etkisi asenkron
motorlardan daha azdır
Bir fazlı asenkron motor çeşitleri:
Yardımcı sargılı asenkron motorlar
Kondansatör yol vermeli asenkron motorlar
Sürekli kondansatörlü asenkron motorlar
Çift kondansatörlü asenkron motorlar
Gölge kutuplu asenkron motorlar
59
25.3.2015
Bir Fazlı Yardımcı Sargılı Asenkron Motorlar.
Bir fazlı motorlar ,alternatif akım elektrik enerjisi ile
çalışan indüksiyon motorları içerisinde en büyük güçlü ve en
yaygın kullanılan motorlardır.
Bir fazlı yardımcı sargılı asenkron motorların statoru üç
fazlı asenkron motorların statoru gibidir.
Döner alan oluşturabilmek için Stator oluklarına 90 º
elektriki açı olacak şekilde ana ve yardımcı sargılar yerleştirilir.
Statordaki ana sargı ve yardımcı sargı birbirine paralel
bağlandıktan sonra A.A uygulanır.
Motorun kalkınmasından sonra ana sargı devreden
çıkarılmalıdır.Aksi takdirde yardımcı sargı yanar.
Ana sargıdan akan akım Ia,yardımcı sargıdan geçen akım Iy
ile gösterilirse ana sargının direncinin büyük yardımcı sargının
direncinin küçük olmasından dolayı aralarında 90 derece elektriki
açı oluşur.
Bu faz açısının etkisiyle motorda düzgün bir döner alan
meydana gelir.
Döner alan oluşmasıyla üç fazlı asenkron motorlarda olduğu
gibi rotorda gerilim indüklenerek dönmesi sağlanacaktır.
Döner alan yardımcı sargıyla sağlanabildiği gibi
kondansatörle de aynı işlem gerçekleştirilebilir.
Fakat kondansatörlerin çabuk bozulma özelliğinden dolayı
her makinede kullanılamazlar.
60
25.3.2015
Kondansatör Başlatmalı Asenkron Motorlar.
• Kondansatör sadece kalkış sırasında devreye girer. Kalkış
sonu merkezkaç şalteri ile devreden çıkarılır.
• 3 Hp değerine kadar, genel amaçlar için üretilir.
• Monofaz sanayi motoru olarak bilinen motorlardır.
• İlk kalkış anında kondansatörden dolayı yüksek moment
üretirler.
Daimi Kondansatörlü Motorlar
• Kondansatör kalkışta ve çalışmada yardımcı
sargıyı sürekli devrede tutar.
• Kondansatör değeri, kondansatör başlatmalıya
göre onda bir kadardır.
• Genellikle bir Hp’den küçük ev aleti, çamaşır
makinesi, havalandırma fanı, vantilatör motorları
bu tiptir.
61
25.3.2015
Çift Kondansatörlü Motorlar
• Önceki iki tipin birleşmesi gibidir.
Kalkıştan sonra büyük değerli kondansatör
merkezkaç şalteri devreden çıkar, daimi
kondansatör devrede kalır.
• Monofaz motorların daha yüksek güçte
olanları bu tiptir.
GÖLGE KUTUPLU MOTORLAR
• Gölge kutuplu bir motorun statorunda son
derece düzgün profili ve dışarıdan fark
edilemeyen kutuplar bulunur. Bu
kutuplardan küçük bir kısmına içe doğru
yarıklar açılmış ve bu yarıkların iç
kısımlarına kısa-devre bilezikleri
oturtulmuştur.
62
25.3.2015
• Bu kısadevre bilezikleri (ya da sargıları)
stator sargıları ile birlikte sekonderi
kısadevre edilmiş bir transformator gibi
düşünülürse, bu tür bir motorun çalışması
kolayca anlaşılır.
• Stator sargısından akım geçmesiyle
oluşan manyetik alan çizgilerinin bir kısmı
yarıklarda bulunan bilezikler içinden de
geçer. Bilezikler kısadevre durumunda
olduğu için stator üzerindeki akı kaçakları
büyük olur.
63
25.3.2015
Gölge-kutuplu motor
• Devir Ayarı:
Yük altında çalışan Yolverme Kondansatörlü
motor a uygulanan gerilim düşünülerek devri
kontrol edilir. Uygulanan gerilim 3 farklı
şekilde değiştirilir.
1)Oto Trafosu ile
2)Seri Reaktans Bobini ile
3)Motorun stator sargılarından uçlar çıkartılır
ve kademe kademe gerilim uygulanır.
64
25.3.2015
• Bir fazlı asenkron motorların devir yönünü
değiştirmek için ana sargı yada yardımcı
sargı içerisinden geçen akımın yönünü
(uçlarını yer değiştirerek) değiştirmek
gerekir.Uygulamada devir yönü değişimi
yardımcı sargının uçları yer değiştirilerek
yapılır.
• 3 fazlı motorun 1 fazlı olarak çalıştırılması
durumunda motorun gücü %50-%60
kadarı olur. 3 fazlı motor 1 fazlı olarak
çalıştırılırsa 1 veya 2 faz sargısı yardımcı
sargı olarak diğeri ana sargı görevi
yapıyormuş gibi 1 fazlı Yardımcı Sargılı
motor gibi çalışır.
65
25.3.2015
-
Üniversal Motor (Seri Motor)
Hem DC hem de AC besleme ile çalışırlar
Yapıları DC seri motora benzer.
Üniversal Motorun Parçaları
• Stator (Karkas)
-Üzerine bağlanacak
veya takılacak olan
malzemelerin
tutturulduğu
alışımdan yapılmış
iskelet yapıdır.
-Yani bizim
bildiğimiz stator
görevini görür.
66
25.3.2015
Endüktör Pabucu ve Bobini
Endüktör bobini, bobin
teli ile ve endüktör
pabucunun kalıbına göre
sarılmış manyetik alanı
oluşturan önemli
parçalardan biridir.
Kollektör, Endüvi, Mil
Kollektör : Kömürlerin üzerine bastığı ve
sargılara DC elektrik enerjisi ileten bakır
alışımlı malzemedir.
Endüvi : Silisyum saçların birbirine
preslenmesi ve bu saçların üzerinde
bobin oyukları olan dönen kısımdır.
67
25.3.2015
Fırçalar (Brush)
Fırçanın diğer bir
adı kömürdür. Fırça
sayesinde motora
verilen elektrik
enerjisi endüviye
bilezikler yardımı
ile iletilir.
68
25.3.2015
Bu Parçalardan Başka






Yataklar,
Kapaklar,
Ayaklar,
Bağlantı Klemensleri,
Taşıma Kancası,
Vantilatör.
gibi yardımcı parçalar bulunur.
Üniversal motora bir fazlı alternatif gerilim uyguladığımızda
statordaki kutup bobinlerinden AC ve endüvi sargılarından DC
akım geçer. Kutup bobinlerinden geçen akım manyetik alanı
meydana getirir.
Endüvi sargılarından akım geçirilince bir MMK oluşur ve iletken
manyetik alanın dışına doğru itilir. Oluşan bu kuvvet endüvinin
dönmesini sağlar.
69
25.3.2015
Alternatif akımın pozitif peryodunda kutup bobinlerinden ve endüviden bir
yönde akım geçer, negatif peryodda ise her ikisinden de tersi yönde bir akım
geçer. Endüvide N kutbunun altındaki iletkenler bir yönde itilirken, S
kutbunun altındaki iletkenlerde ters yönde itilirler. Endüvinin iki tarafındaki
bu kuvvet çiftinin meydana getirdiği döndürme momenti endüvi yi
döndürür.
Endüvide meydana gelen döndürme momenti, endüviden geçen akıma ve
kutupların manyetik akısına bağlıdır. Endüvi ve kutup sargıları seri bağlı
olduğu için manyetik akının ve endüvi akımının artışı aynı anda olur.
Bu yüzden üniversal motorların kalkınma ve döndürme momentleri
yüksektir.
Kutup sargılarından ve endüvi devresinden aynı zamanda akım geçtiği için,
Kutup sargılarından geçen akım gerekli manyetik alanı da meydana
getirecektir.
Endüvi sargılarından geçen akım ise gerekli momenti oluşturacaktır.
70
25.3.2015
Manyetik alan içinde, içinden akım geçen
iletken itilir ve itilme yönü ;

Kutupların yönüne

Endüviden geçen akımın yönüne bağlıdır.
Endüvide meydana gelen döndürme
momenti ;

Endüviden geçen akımın şiddetine,

Kutupların manyetik akısına bağlıdır.
71
25.3.2015
ÜNİVERSAL MOTORUN
ÖZELLİKLERİ
Devir sayıları yüke göre değişir.
 Boş çalışma anındaki devir sayıları çok
yüksektir.
 Kalkınma ve dönme momentleri yüksektir.
 Hem DA, hem AA da çalışabilirler

72
25.3.2015
Mıknatıslanma Eğrisi
Hız - Moment
73
25.3.2015
Akım - Moment
Elektrik Eşdeğer Devresi
74
25.3.2015
Endüvi
Sargılarından
geçen akımın
yönünü değiştirmek
Kutup
sargılarından
geçen akımın
yönünü
değiştirmek
75
25.3.2015
Diğer Motorlarla
Karşılaştırılması
• Repülsiyon, servo…vb. motorlar gibi hem DC’de
hem AC’de çalışırlar.
• Endüvi sargısı endüktör sargısına seri bağlanır.
• Diğer motorlara göre küçük güçlü imal edilirler.
(1/500-2/3 Hp arasında)
• Çok yüksek devirlidirler. (15000-20000 d/dk)
• DC Seri motorlar gibi boşta çalıştırılmazlar.
• Kullanım aralığı çok geniştir.
Çamaşır Makineleri,
 Elektrik süpürgeleri,
Saç kurutma makineleri,
Matkap,
Mikser,
Spiral,
76
25.3.2015
Diğer Özel Motorlar
•
•
•
•
•
Fırçasız Motorlar
Histerisiz Motorlar
Relüktans Motorları
Repülsiyon Motorları
Adım Motorları
77